Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Ersatz eines Relais durch einen P-Kanal Mosfet


von Gerhard K. (flyer123)


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Hallo,
ich beabsichtige ein Relais durch einen P-Kanal Mosfet zu ersetzen (sieh 
beigefügte Schaltung).
Das Steuersignal hat High Pegel (5V TTL aus einem Schmitt-Trigger).
Geschaltet werden soll der Pluspol einer 12V (2A) Versorgung.

Kann mir von euch jemand sagen welcher Mosfet, mit eventuell notwendigen 
zusätzlichen Bauteilen, hierfür am besten geeignet ist.
Da diese Schaltung in einer PV-Umgebung eingesetzt werden soll, wäre 
verlustarmer Betrieb sehr wünschenswert.

Vielen Dank im Voraus.

lG
Gerhard

von Falk B. (falk)


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@ Gerhard K. (flyer123)

>Das Steuersignal hat High Pegel (5V TTL aus einem Schmitt-Trigger).
>Geschaltet werden soll der Pluspol einer 12V (2A) Versorgung.

Also nicht viel.

>Kann mir von euch jemand sagen welcher Mosfet, mit eventuell notwendigen
>zusätzlichen Bauteilen, hierfür am besten geeignet ist.

Nimm einen dicken P-Kanal mit TO220 Gehäuse, z.B. IRF4905. Der ist mit 
74A/20mOhm zwar hoffungslos überdimensioniert, aber was solls.

Du musst nur dein Relais + Freilaufdiode durch einen Arbeitswiederstand 
ersetzen, sagen wir 10k. Danhinter der P-Kanal MOSFET mit Source an +12, 
Gate an den Kollektor von deinem NPN und Drain ist dein Ausgang. Fertig.

von Falk B. (falk)


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von Gerhard K. (flyer123)


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vielen Dank für die rasche Antwort

von MWS (Gast)


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Falk Brunner schrieb:
> Arbeitswiederstand

Automatische Rechtschreibverunbesserung? ;D

von Falk B. (falk)


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@ MWS (Gast)

>> Arbeitswiederstand

>Automatische Rechtschreibverunbesserung? ;D

Aufmerksamkeitstest!

von Holger B. (missinglink)



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Hallo und Moin,
Dank des Forums konnte ich letztes Jahr ein passenden Schaltplan finden 
und meine Startvorrichtung umbauen. Es wurde ein Killschalter 
installiert mit Hilfe einer Reed Relais Schaltung.
Bild 1. und Bild 2.

Nun möchte ich den Stromverbrauch der Relais reduzieren und durch eine 
P-Kanal Mosfet ersetzen. Ein Schaltplan hab ich in meinem Rahmen, ich 
kenn +/- und Widerstände aber dann hört es aber auch schon auf, 
gezeichnet.
Bild 3.

Betrieben wird das ganze über ein 3S2P
Li-Po 10,9/12,6V 34,6Wh (3,2Ah) Akku.

Nun meine Fragen dazu:
- Reduziert sich der Verbrauch ?
- Eventuell Alternative Mosfet ?

Und natürlich ob das was ich mir da zusammen gereimt hab funktionieren 
könnte.

Vielen Dank im Voraus
Holger

von H. H. (Gast)


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Holger B. schrieb:
> Nun meine Fragen dazu:
> - Reduziert sich der Verbrauch ?

Minimal.


> Und natürlich ob das was ich mir da zusammen gereimt hab funktionieren
> könnte.

Nein, das Gate kann sich ja nicht mehr entladen.

von Holger B. (missinglink)


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Hallo H.H.,
erstmal danke für die rasche Antwort.
Das Gate entlädt sich nicht, Ok wie lässt sich das lösen, das sich das 
Gate entlädt und richtig arbeitet?

Muß eventuell am Gate noch ein Widerstand oder Kondensator in die 
Schaltung gesetzt werden?

Ich hab mich am Beitrag orientiert und das Mosfet so verbunden wie im 
Beitrag beschrieben……… Ist dort der gleiche „Fehler“ dann 
eingebaut/vorhanden?

Danke
Holger

von Stefan F. (Gast)


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Holger B. schrieb:
> 73D186D3-7346-4FA4-8A7D-C98C76E79A94.png

Das kann so nicht funktionieren, denn da ist nichts was das Gate des 
MOSFET zum Abschalten entladen kann. Einmal eingeschaltet wird er lange 
an bleiben, um dann allmählich immer weniger Strom fließen zu lassen 
während er heiß wird.

Schau dir 
http://stefanfrings.de/mikrocontroller_buch/Einstieg%20in%20die%20Elektronik%20mit%20Mikrocontrollern%20-%20Band%202.pdf 
Kapitel 2.2.2 und 3.4.4.1 an

von H. H. (Gast)


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Und eine Z-Diode zwischen Gate und Source wäre noch sinnvoll.

von Joe (Gast)


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also das Gate über 1k direkt an den Controller und über 10k an GND.
Das wars, wenn der MOSFET digital angesteuert werden kann.

von H. H. (Gast)


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Joe schrieb:
> also das Gate über 1k direkt an den Controller und über 10k an GND.

Du hast keinen n-MOSFET!

von Holger B. (missinglink)



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Ich hab mir mal als Laie die 112 Seiten grob vorgenommen und konnte 
folgendes extrahieren, insoweit ich es verstehe.

Bild 1. Ist im Kern mein alter Entwurf

Bild 2. Den einzigen Unterschied zu meiner Schaltung ist die 
Freilaufdiode  zwischen Gate und Motor.

Soll dort dann noch zusätzlich eine Z-Diode am Gate zur Source gelegt 
werden?

von H. H. (Gast)


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Holger B. schrieb:
> Bild 2. Den einzigen Unterschied zu meiner Schaltung ist die
> Freilaufdiode  zwischen Gate und Motor.

Du hast etwas übersehen.



> Soll dort dann noch zusätzlich eine Z-Diode am Gate zur Source gelegt
> werden?

Ja.

von Stefan F. (Gast)


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Holger B. schrieb:
> zwischen Gate und Motor.

Du meinst zwischen Drain und Motor.
Du hast in deiner Schaltung keinen Spannungsteiler.

Holger B. schrieb:
> Soll dort dann noch zusätzlich eine Z-Diode am Gate zur Source gelegt
> werden?

Nicht nötig, denn in meiner Schaltung befindet sich einen 
Spannungsteiler, der die Gate-Spannung festlegt. Eine Zenerdiode würde 
ich nur hinzufügen, wenn die Versorgungsspannung erheblich variabel ist 
(z.B. 12 - 40 Volt).

von H. H. (Gast)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Holger B. schrieb:
>> zwischen Gate und Motor.
>
> Du meinst zwischen Drain und Motor.
>
> Holger B. schrieb:
>> Soll dort dann noch zusätzlich eine Z-Diode am Gate zur Source gelegt
>> werden?
>
> Nicht nötig, du hast da ja einen Spannungsteiler der die Gate-Spannung
> festlegt. Eine Zenerdiode würde ich nur hinzufügen, wenn die
> Versorgungsspannung erheblich variabel ist (z.B. 12 - 40 Volt).

Es geht offensichtlich um ein KFZ, da sollte man das Gate unbedingt 
gegen Transienten schützen.

von Holger B. (missinglink)


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Richtig es ist ein P-Mosfet den ich verwende. Es soll Plus geschaltet 
werden (Starter am 100ccm 2 Takt Motor). Da das Ganze im Wasser 
betrieben wird und kein Strom im Betrieb anliegen soll, die Schaltung 
liegt teilweise auch unter Wasser….

von Stefan F. (Gast)


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H. H. schrieb:
> Es geht offensichtlich um ein KFZ, da sollte man das Gate unbedingt
> gegen Transienten schützen.

Ja im KFZ würde ich das auch sehr empfehlen.

von Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)


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Holger B. schrieb:
> Soll dort dann noch zusätzlich eine Z-Diode am Gate zur Source gelegt
> werden?

Das hängt von deiner Versorgungsspannung ab. Da du nur 12,7V hast und 
zusätzlich noch einen Spannungsteiler, kann die Z-Diode entfallen.

von Stefan F. (Gast)


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Niche jeder MOSFET verträgt 10V zwischen gate und source. Ich würde eine 
Zenerdiode wählen, deren Spannung etwas unter dem Maximum liegt.

von H. H. (Gast)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Niche jeder MOSFET verträgt 10V zwischen gate und source.

Naja, das sind dann solche für ganz niedrige Ansteuerpegel. Sowas muss 
der TE ja nicht verwenden.

von Holger B. (missinglink)


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Das ganze liegt natürlich nicht offen.
Die gesamte Elektronik ist mit dem Akku in einem Wasserdichten Gehäuse.
Die Schaltung wird analog über ein Taster angesteuert. Aktiviert wird 
das ganze z.Z. auch über eine analoge Reed Relais Schaltung, die 
zusätzlich als Killschalter/Notaus dient.

Der Killschalter (Reedkontakt) wird durch einen Magneten geschlossen der 
mit Handgelenk verbunden ist. Fall ich dann ins Wasser wird der Magnet 
aus der Hülse gezogen und die Zünd- Starteinheit (Total Loss Zündung) 
und das Starter Relais ist offline.
Der Killschalter schaltet das erste Relais an und macht die Zündung 
scharf und aktiviert ein zweites Relais das für den Starter dient 
(Taster).

von Holger B. (missinglink)


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Super und danke an Stefan, HHins und Michael
Falls ich es richtig verstanden hab sollte die Schaltung so aussehen wie 
im Anhang, richtig?

Falls ja, wie hoch sollte der Wert von R1 gewählt werden?

Gruß
Holger

von Stefan F. (Gast)


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Holger B. schrieb:
> Falls ja, wie hoch sollte der Wert von R1 gewählt werden?

Der 10k Widerstand darunter ist arg hochohmig.

In meinem PDF hatte ich dir 10kΩ (oben R1) und 2,2kΩ unten empfohlen. 
Vorausgesetzt dein MOSFET verträgt 10V am Gate. Welchen wirst du denn 
verwenden?

Wenn du den Eingang der Schaltung wirklich fest mit 12V verbindest ist 
sie allerdings völlig sinnlos.

von Holger B. (missinglink)


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Und noch eine Nachfrage zum Transientenschutz der empfohlen wurde.
Wie kann ich das genau umsetzen d.h. welche Bauteile benötige ich und wo 
in der Schaltung werden diese verbaut?

von H. H. (Gast)


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Siehe Anhang.

von Holger B. (missinglink)


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Hallo Stefan,
Als P-Mosfet sollen SUM110P04-04 oder SUM110P04-05 verwendet werden, ich 
bin aber auch für Alternative Mosfets offen.
10kΩ (R1) und 2,2kΩ (R2) das lässt sich natürlich machen … hab ich wohl 
was falsch gelesen .

von Holger B. (missinglink)


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Danke HHins,
Jetz ist, glaube ich, der Groschen gefallen

von Holger B. (missinglink)


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Datenblatt SUM110P04-04 / 05

Beitrag #6870019 wurde von einem Moderator gelöscht.
von H. H. (Gast)


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Neudamm schrieb im Beitrag #6870019:
> Gerhard K. schrieb:
>> ich beabsichtige ein Relais durch einen P-Kanal Mosfet zu ersetzen (sieh
>> beigefügte Schaltung).
>
> taugt die Schaltung etwas?

Naja, ich würde ehr einen PROFET o.ä. verwenden.

von Holger B. (missinglink)


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Sehe ich das richtig das Profet wie ein N-Mosfet arbeitet?
Falls ja, dann wäre es ungeeignet für mich da ich Plus und nicht Masse 
für die Last (E-Motor) schalten möchte.

Gruß
Holger

von H. H. (Gast)


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Holger B. schrieb:
> Sehe ich das richtig das Profet wie ein N-Mosfet arbeitet?

Es steckt einer drin.


> Falls ja, dann wäre es ungeeignet für mich da ich Plus und nicht Masse
> für die Last (E-Motor) schalten möchte.

Es gibts solche und solche. Du brauchst eben einen für High-Side .

von Holger B. (missinglink)


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Hallo HHins,
ok Danke…. dann werd ich mal schauen was passendes zu finden.
Hast Du eventuell eine Empfehlung für meine Anwendung?

von Holger B. (missinglink)


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Grafik Schaltung

von Stefan F. (Gast)


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Holger B. schrieb:
> Grafik Schaltung

Das geht so nicht. Der Schalter SRK wird nicht funktionieren, denn es 
fließt auch Strom an ihm vorbei durch die Diode und die Last.

von HildeK (Gast)


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Holger B. schrieb:
> Grafik Schaltung
Ich dachte, du wolltest mit "5V TTL aus einem Schmitt-Trigger" 
ansteuern? Wo willst du das anschließen?
Müsste das nicht eher so aussehen wie auf dem Bild im Anhang?

von HildeK (Gast)


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HildeK schrieb:
> Müsste das nicht eher so aussehen wie auf dem Bild im Anhang?

Nachtrag:
Wobei der Schalter SRK wohl der Hauptschalter sein soll. Der sollte dann 
in die +12V Leitung machen, denn diese Ansteuerung bezieht sich ja 
vermutlich auf die selbe Masse.

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